Otomobili “yakıtsız” (turbo veya supercharger kullanarak) çalıştırarak neden veya neden motor verimliliğini artırmıyoruz?

Herkes arabalarının daha az yakıt kullanmasını istiyor, değil mi? Ben bu web sitesinden araba yakıt yalın çalıştırmak hakkında aşağıdaki pasajı okudum :

Motoru yakıtla yağlayın, yani fazla hava kullanın. Yakıtsız çalışmanın verimliliği arttırdığı iyi bilinmektedir. Eski günlerde, seyir koşulları altında, motorlar her zaman yalın - yaklaşık% 15 fazla hava - bu ekonomikti. Peki bunu değiştirmek için ne oldu? Sorun, motor egzozlarında kullanılan üç yollu (CO, UHC, NOx) katalizördür. Bu sadece motor hava / yakıt oranı (kütlece) stokiyometrik (kimyasal olarak doğru) ise işe yarar. Benzin için bu oran 14.6: 1'dir. Motor hava akış sensörü, elektronik yakıt enjektörleri ve egzoz oksijen sensörü ile birlikte hareket eden motor bilgisayarı, sürüşünüzün çoğu için stokiyometrik oranı korur. Sadece bu oranda katalizör hem CO hem de UHC'yi (CO2 ve H2O'ya) oksitleyebilir ve NOx'i (N2'ye) kimyasal olarak azaltabilir. (UHC = yanmamış hidrokarbonlar.) İnsanlığın ihtiyacı olan bir yağsız-NOx katalizörüdür.

Bu pasajın mantıklı olduğu anlaşılıyor. Daha fazla hava kullanın ve yakıt verimliliğini artırın. Ancak, katalitik konvertörün motorda neden daha fazla hava taşıyamayacağını veya adapte olamayacağını anlamıyorum.

Bir arabanın bunu yapmasını veya yapmamasını haklı gösterecek bir turbo veya süper şarj cihazı ile motora hava girmesinin avantajları ve dezavantajları nelerdir?

Yalın ≠ Daha Fazla Hava

Yanlış anlaşılmanın kaynağının "yalın" teriminin nasıl yorumlandığına inanıyorum.

Yağsız bir karışım daha fazla hava olduğunu göstermez. Yakıtla karşılaştırıldığında daha yüksek bir hava oranının (hava-yakıt oranı veya AFR ) varlığını gösterir .

Hızlı örnek

Karışım A, 1.000 g hava, 80 g yakıt içerir. AFR = 1000/80 = 12,5

Karışım B'de 100 g hava, 7 g yakıt bulunur. AFR = 100/7 = 14,3

14.3> 12.5'ten beri, Karışım A daha fazla havaya sahip olmasına rağmen, Karışım B, Karışım A'dan daha zayıftır.

Bu yüzden @cdunn haklıdır ; bir turboşarj veya süperşarjın varlığı, uygun boyutta bir katalitik konvertörün işini yapma yeteneğini etkilemez.

Öyleyse neden kedilerin yağsız koşması iyi değil?

Katalitik konvertör, egzoz gazlarından zararlı gazları temizlemek için tasarlanmıştır. Bunu katalizör (ler) in varlığını içeren kimyasal bir reaksiyonla yapar.

Günümüzde en popüler kedi tasarımı, üç tip zararlı gazı işleyen üç yollu katalitik konvertördür:

• azot oksitler ( NOS değil , NOx )
• karbon monoksit (CO)
• yanmamış hidrokarbonlar (HC)

Yakalama, kedilerin dar bir AFR penceresinde iyi çalıştığıdır, bu resimde gösterildiği gibi:

• Çok zayıf koşun ve kedinin egzoz gazlarından NOx temizlemesi zor olacak
• Çok zengin koşun ve egzoz borunuz çok daha fazla HC, CO içeriğine sahip olacak

Egzoz katalizörlerine karşı zayıf çalışma:

Üç yollu katalizatör NO reaksiyon nedeniyle fakir motor koşulları altında faaliyet olamaz benzinli araçlara monte _x azot ve oksijen ile bir indirgeme reaksiyonu uygulanır, ve bunun olması için uygun bir oksidasyon olması gerekir. CO, CO ve hidrokarbonların oksidasyonu olan üç-yollu katalizör içinde ₂ . Fazla oksijen NO yerine, daha sonra oksijen mevcut ise _X daha güçlü bir oksitleyici ajan, çünkü - - CO ve HCS oksitleyici madde olarak işlev görecektir ve NO _x reaksiyona girmemiş olarak kalacaktır.

NO azaltılması için Teknoloji _x var mıdır ve giderek yalın çalıştırabilirim dizel motorlar, kullanılan motor egzozu içinde okside olabilen gazların gelen varlığı olmadan. Bununla birlikte, araçta daha fazla ekipmana ihtiyaç duyuyor, maliyet ve karmaşıklık katıyor ve bazı yaklaşımlar tükendiğinde yenilenmesi gereken bir katkı maddesi gerektiriyor.

Yalın yanık teknolojisi geçmişte benzinli motorlarda kullanılan, ancak belki de HAYIR üzerinde sıkma düzenlemelerin üzerine yakalama başarısız olmuştur _x emisyonları - HAYIR gibi bir yeniden ortaya çıkma yapabilir _x azaltma teknolojisi daha yerleşik hale gelir.

Turboşarj ve süperşarjerlerin avantaj ve dezavantajları

Turbo şarjı veya süper şarj cihazı kullanmak, aynı motor hacmi için daha fazla güç çıkışı sağlar - veya aynı güç çıkışı için daha küçük motor hacmi. Bu, motorun daha küçük ve daha hafif olabileceği ve daha küçük silindirlerin daha düşük sürtünme kayıplarına sahip olduğu anlamına gelir. Ford'un Ecoboost serisi gibi en yeni küçük benzinli motorlar , yüksek yakıt verimliliği sağlamak için tipik olarak hem süper şarjı hem de turboşarjı kullanır.

Turboşarj veya süperşarjın ana dezavantajı, ekipmanın karmaşıklığı ve maliyetidir, ancak bu, verimlilik kazanımları için giderek daha değerli görülmektedir.

Katalitik konvertörün kendi başına daha fazla havayı idare edememesi değil, yalın çalışmanın yanma sıcaklığını arttırması değil (aslında nedenini bilmiyorum, ama şimdi merak ediyorum) ve katalitik konvertörün kimyasalın içinde çalışması gerekiyor çalışma aralığı. Ben de bilmediğim kimya ile ilgili bir şey.

Turbo güçlendirme ve süperşarj avantajlarına gelince, sadece artan hava değil, artan oranda hava yakıt karışımıdır. Her güç darbesi için daha fazla hava / yakıt size daha fazla güç sağlar. Turboşarjların dezavantajı, yanlış tasarımla çok fazla güç sağlayacağı, ancak bu gücün gaz kelebeğini geciktireceğidir.

Süper şarj cihazlarının dezavantajı, krank mili tarafından bir kayış yoluyla sürülmesidir, bu da işlerini yapmak için biraz güç tüketdikleri anlamına gelir. Açıkça tükettiklerinden daha fazla güç üretiyorlar, ancak yine de tükettiği kadar azalıyor. Turboşarjlar egzoz gazları tarafından çalıştırıldığından, tek yan etkileri hafif bir geri basınçtır.

Bunu sokak arabanızda yapmamanın bir başka nedeni, kilometrenizi azaltacağı (daha hızlı yakıt tüketimi) ve ek güç, onu idare etmek için tasarlanmış veya olmayabilir bir motora aşınma ve yıpranma getirecektir.

Umarım yardımcı olur!

Dokunulması gereken ek bir nokta, daha yalın ve daha zengin olanın, motorun halihazırda çalıştığı koşullara göre olmasıdır. Kimyasal reaksiyonlar açısından, araba motorları varsayılan olarak biraz zengin çalışma eğilimindedir - tüm hava için gerekenden daha fazla yakıt - çünkü karışımdaki patlama sıklığını azaltır.

Bir şeyleri tasarlanmış çalışma koşullarından daha zayıf çalışacak şekilde değiştirirseniz , stokiyometrik yanmaya geçebilirsiniz. Bu, tüm yakıtın tüm hava tarafından tüketildiği ve reaksiyonların tam olarak dengelendiği anlamına gelir. Bu aynı zamanda patlamalar içindir. Bu, pingleme (veya vurma) ve silindirlerde ve pistonlarda hasar ile sonuçlanır. Stokiyometrik oranın ötesine geçecek kadar yağsız hale getirmek için işleri değiştirirseniz, patlama tehdidi azalır, ancak çok zayıf hareket ederseniz, yanlış ateşleme oranını artıracaksınız - motora daha fazla hasar (ve katalitik konvertör) ).

Yağsız bir karışımın kendi başına çalıştırılması mutlaka patlamaya, pingleme veya vurmaya neden olmaz. WW2 dönemi eski zamanlayıcı pistonlu uçak pilotları, menzili arttırmak için uzun mesafelerde ciddi ölçüde yalın karışımlar çalıştırıyorlardı ve seyir yüksekliği ve güç ayarlarındayken bunu yapmak güvenliydi. Yine de bir tırmanışta veya yüksek bir güçte yapmayı düşünmezsiniz.

Bir otomotiv motoruyla, motorun hangi yük altında olduğuna bağlı olarak karışımı zenginden fakire ayarlayacak uyarlanabilir programlamaya sahip olmanız gerekir. Uzun bir yol üzerinde, sabit otoyol hızlarında düz bir yol üzerinde, muhtemelen iyi bir süre yalın çalışabilirsiniz, ancak tipik şehir stiliniz dur ve git veya engebeli arazide, muhtemelen hiçbir zaman bir güç aralığında olmazsınız. güvenli, verimli veya etkili olacaktır.

Emisyonlara gelince, yalın koşmak kesinlikle Azot Oksitler oluşturur, bu yüzden duman eğilimli alanlarda ek endişe olabilir.

Yağsız çalışmamanın ek bir nedeni var, bu da turboşarjlı motorlara çok iyi uygulanıyor - ekstra yakıt, yanma ürünleri ile silindir duvarı arasında bir 'sınır katmanı' yaratıyor. Bu, oda sıcaklığını tolerans dahilinde tutmaya yardımcı olmak için yanma sırasında ekstra ısıyı emer.

Çok yüksek turbo / süperşarj takviyesi çalıştıran modifiye arabalar sık ​​sık çok zayıf çalışma noktasındadır, çünkü enjektörler bu sınır tabakasını korumak için yeterli yakıt sağlayamaz ve yanma odası basıncı / sıcaklığı artar. Aşırı durumlarda bu patlama / vurma ile sonuçlanır ve yüksek takviyeyle fiziksel piston hasarına neden olabilir.

İyi soru. Cevap, CO2 olmayan emisyonları ortadan kaldırmak ve makul verimlilik ve güç sağlamak için bir motorun yakıtını TDC'den hemen önce patlayıcı ve zengin bir şekilde yakması, daha sonra TDC'den sonra tekrar yalın ve son olarak şarjdan çıktıktan sonra üçüncü kez yakması GEREKİR hızlı yanmalı silindir ve daha az sıcak ve yavaş yeniden genleşme silindirine girdi.